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Azure Service Fabric 中的中央机密服务

中央机密服务 (CSS) 也称作中央机密存储,是一种旨在保护群集中的机密的 Service Fabric 系统服务。 CSS 简化对 SF 应用程序机密的管理,从而无需依赖加密参数。

中央机密服务是一种持久、复制的群集内机密缓存。存储在 CSS 中的机密会静态加密到客户提供的加密证书。 CSS 提供用于机密管理的客户端 API,可供作为群集或群集管理员用户访问的实体访问。 Service Fabric 运行时应用程序模型与 CSS 集成,允许将应用程序参数声明为 CSS 机密引用。

在与 Azure 部署的 Service Fabric 应用程序的托管标识搭配时,CSS 还有助于预配声明为 KeyVault 机密 URL 的应用程序机密。

中央机密服务并不是要替代 Azure Key Vault 等专用外部机密管理服务。

注意

在运行的版本早于 7.1. CU3 的 SF 群集上激活 CSS 时,如果为 Windows 身份验证配置群集,或者未正确声明 EncryptionCertificateThumbprint 或未安装相应证书,激活便会失败并使 CSS 永久处于不正常的运行状态。 无论是哪种情况,都建议将群集升级为 7.1 以上的 SF 运行时版本。 CU3,然后再继续。

启用中央机密服务

要启用中央机密服务,请更新群集配置,如下所述。 我们建议使用与群集证书不同的加密证书。 此证书必须安装在所有节点上。

{ 
    "fabricSettings": [
        {
            "name":  "CentralSecretService",
            "parameters":  [
                {
                    "name":  "DeployedState",
                    "value":  "enabled"
                },
                {
                    "name" : "EncryptionCertificateThumbprint",
                    "value": "<thumbprint>"
                },
                {
                    "name":  "MinReplicaSetSize",
                    "value":  "1"
                },
                {
                    "name":  "TargetReplicaSetSize",
                    "value":  "3"
                }
            ]
        }
    ]
}

注意

Service Fabric 版本 8.0 中引入的配置设置“DeployedState”是启用或禁用 CSS 的首选机制。此功能在以前的版本中由配置设置“IsEnabled”提供,现已将其视为过时。

中央机密服务机密模型

中央机密服务 API 公开两种类型:机密资源和机密版本。 机密资源类型在概念上表示用于特定用途的单个秘密的一系列版本,示例包括:连接字符串、密码、终结点证书。 机密资源类型的对象包含与该机密相关联的元数据,尤其是种类、内容类型和说明。 机密版本类型表示其关联机密的特定实例,并存储机密明文(已加密);继续看上面的示例,机密版本包含当前密码值以及在月底前有效的证书对象。续订这些机密后,应生成新的机密版本(并将其添加到 CSS)。

如果要将模型形式化,以下是在 CSS 实现中实现和强制执行的规则:

  • 机密资源可能有零个或更多版本
  • 每种机密版本都是特定机密资源的子级。一种版本可能只有一个父级
  • 单个机密版本可以删除,且不影响同一机密的其他版本
  • 删除机密资源会让其所有版本也删除
  • 机密版本的值保持不变

机密资源的 REST 管理 API 的完整集可参阅此处,机密版本的相关内容可参阅此处

声明机密资源

可以使用 REST API 创建机密资源。

注意

如果群集使用没有 HttpGateway 证书的 Windows 身份验证,则会通过不安全的 HTTP 通道发送 REST 请求。 要为此通道启用 TLS,应更新群集定义,以指定 http 网关服务器证书。

若要使用 REST API 创建 supersecret 机密资源,请向 https://<clusterfqdn>:19080/Resources/Secrets/supersecret?api-version=6.4-preview 发出 PUT 请求。 你将需要使用群集证书或管理员客户端证书进行身份验证,才能创建机密资源。

$json = '{"properties": {"kind": "inlinedValue", "contentType": "text/plain", "description": "supersecret"}}'
Invoke-WebRequest  -Uri https://<clusterfqdn>:19080/Resources/Secrets/supersecret?api-version=6.4-preview -Method PUT -CertificateThumbprint <CertThumbprint> -Body $json

设置机密值

使用以下 REST API 脚本设置机密值。

$Params = '{"properties": {"value": "mysecretpassword"}}'
Invoke-WebRequest -Uri https://<clusterfqdn>:19080/Resources/Secrets/supersecret/values/ver1?api-version=6.4-preview -Method PUT -Body $Params -CertificateThumbprint <ClusterCertThumbprint>

检查机密值

Invoke-WebRequest -CertificateThumbprint <ClusterCertThumbprint> -Method POST -Uri "https:<clusterfqdn>/Resources/Secrets/supersecret/values/ver1/list_value?api-version=6.4-preview"

在应用程序中使用机密

应用程序可以通过将机密声明为环境变量,或者指定将机密明文序列化的路径来使用 CSS 中机密。 请按照以下步骤引用 CSS 机密:

  1. settings.xml 文件中添加包含以下代码片段的节。 请注意,此处的值采用 {secretname:version} 格式。
     <Section Name="testsecrets">
      <Parameter Name="TopSecret" Type="SecretsStoreRef" Value="supersecret:ver1"/
     </Section>
  1. 将该节导入到 ApplicationManifest.xml 中。
<ServiceManifestImport>
<ServiceManifestRef ServiceManifestName="testservicePkg" ServiceManifestVersion="1.0.0" />
<ConfigOverrides />
<Policies>
 <ConfigPackagePolicies CodePackageRef="Code">
   <ConfigPackage Name="Config" SectionName="testsecrets" EnvironmentVariableName="SecretPath" />
   </ConfigPackagePolicies>
</Policies>
</ServiceManifestImport>

示例 1:将机密装载到容器。 使机密在容器中可用而要做出的唯一更改就是在 <ConfigPackage> 中指定 (specify) 一个装入点。 以下代码片段是修改后的 ApplicationManifest.xml

   <ServiceManifestImport>
       <ServiceManifestRef ServiceManifestName="testservicePkg" ServiceManifestVersion="1.0.0" />
       <ConfigOverrides />
       <Policies>
         <ConfigPackagePolicies CodePackageRef="Code">
           <ConfigPackage Name="Config" SectionName="testsecrets" MountPoint="C:\secrets" EnvironmentVariableName="SecretPath" />
           <!-- Linux Container
            <ConfigPackage Name="Config" SectionName="testsecrets" MountPoint="/mnt/secrets" EnvironmentVariableName="SecretPath" />
           -->
         </ConfigPackagePolicies>
       </Policies>
     </ServiceManifestImport>

可在容器中的装入点下使用机密。

示例 2:通过指定 Type='SecretsStoreRef 将机密绑定到进程环境变量。 以下示例代码片段演示如何将 supersecret 版本 ver1 绑定到 ServiceManifest.xml 中的环境变量 MySuperSecret

   <EnvironmentVariables>
     <EnvironmentVariable Name="MySuperSecret" Type="SecretsStoreRef" Value="supersecret:ver1"/>
   </EnvironmentVariables>

环境变量 SecretPath 将指向存储所有机密的目录。 testsecrets 节下列出的每个参数存储在单独的文件中。 现在,应用程序可以使用该机密,如下所示:

secretValue = IO.ReadFile(Path.Join(Environment.GetEnvironmentVariable("SecretPath"),  "TopSecret"))

轮换中央机密服务加密证书

请务必注意,证书在过期后仍可用于解密。 此时,我们建议在轮换后继续预配过去的加密证书,以减少锁定的几率。 轮换 CSS 加密证书需要执行以下步骤:

  1. 将新证书预配到群集的每个节点。 此时,请不要删除/继续预配以前的加密证书。
  2. 启动群集配置升级,将 EncryptionCertificateThumbprint 的值更改为新证书的 SHA-1 指纹。 升级完成后,CSS 开始将其现有内容重新加密到新的加密证书。 之后添加到 CSS 的所有机密都将直接加密到新的加密证书。 由于新证书保护所有机密的收敛均异步进行,因此有必要将上一个加密证书安装在所有节点上,并提供给 CSS。

从群集中删除中央机密服务

要从群集中安全删除中央机密服务,需要进行两次升级。 第一次升级会在功能上禁用 CSS,而第二次升级会从群集定义中删除服务,其中包括永久删除其内容。 这种含两个阶段的过程可防止意外删除服务,并有助于确保在删除过程中没有孤立的 CSS 依赖项。 此功能在 SF 8.0 及以上版本中提供。

步骤 1:将 CSS DeployedState 更新为正在删除

将群集定义从 "IsEnabled" = "true" 或者 "DeployedState" = "enabled" 升级为

{
    "name":  "DeployedState",
    "value":  "removing"
}

中央机密服务进入部署的状态 Removing 后,它将拒绝所有传入的机密 API 调用,无论是直接 REST 调用还是通过激活包括 SecretStoreRefs 或 KeyVaultReferences 的服务。 群集中仍然依赖 CSS 的任何应用程序或组件在此时都将进入“警告”状态。 如果发生这种情况,应该回滚对部署状态 Removing 的升级;如果该升级已经成功,则应启动新的升级,以将 CSS 改回 DeployedState = Enabled。 如果中央机密服务在处于部署的状态 Removing 时收到请求,它将返回 HTTP 代码 401(未授权)并使自身处于“警告”运行状况状态。

步骤 2:将 CSS DeployedState 更新为禁用

将群集定义从 "DeployedState" = "removing" 升级为

{
    "name":  "DeployedState",
    "value":  "disabled"
}

中央机密服务不应再在群集中运行,也不会出现在系统服务列表中。 CSS 的内容将永久丢失。

后续步骤